Hielscher Ultraschalltechnik

In Lipid-Nanopartikeln eingekapselte Arzneimittel mit Ultraschall

Nanogroße Wirkstoffträger werden häufig verwendet, um pharmazeutisch aktive Verbindungen in die Zielzellen zu bringen. Um die Wirkstoffe in einen Wirkstoffträger mit hoher Bioverfügbarkeit einzukapseln, werden feste Lipid-Nanopartikel verwendet. Die Ultraschall-Nanoemulgierung und -Verkapselung ist eine zuverlässige Technik zur Herstellung großer Mengen qualitativ hochwertiger Nanoträger, wie z.B. feste Lipid-Nanopartikel, nanostrukturierte Lipidträger und Liposomen.

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Ultraschall-Nano-Emulgierung und Verkapselung

Die Beschallung ist in der Lage, die Öl- und Wasserphase zu unterbrechen und winzige Öltröpfchen in Wasser zu mischen. Da der Prozess der Ultraschall-Emulgierung präzise gesteuert werden kann, kann die Ultraschall-Emulgierung und der anschließende Prozess der Bildung von Fest-Lipid-Nanopartikeln durch Beschallung mit beladenen Nanopartikeln deutlich geringere Tröpfchengrößen im Vergleich zu herkömmlichen Emulsionsmethoden erzeugen.

Da die Ultraschall-Nanoemulsifikation und -Verkapselung präzise gesteuert werden kann, ermöglicht die Beschallungstechnik eine genaue Kontrolle über die Größe der festen Lipid-Nanopartikel und deren Beladung.

Die Ultraschall-Nanoemulgierung führt zu nanoverstärkten Emulsionen, Liposomen und Fest-Lipid-Nanopartikeln für die Medikamentenverabreichung.

Die Ultraschall-Nanoemulgierung wird zur Herstellung von beladenen Nanoemulsionen, Liposomen und Fest-Lipid-Nanopartikeln verwendet. Die Beschallung erzeugt eine enge Tröpfchenverteilung und nanostrukturierte Partikel.

Whilst larger solid lipid nanoparticles (SLNs) can be loaded with a higher concentration of active substances, small-sized SNLs show greatly increased kinetics of absorption and lengthened circulation time in the human organism.

Mit den Hielscher Ultraschall-Homogenisierern haben Sie die volle Kontrolle über die Prozessparameter wie Amplitude, Temperatur, Druck, Beschallungszeit und Energieeintrag. Dies ermöglicht Ihnen die Entwicklung einer maßgeschneiderten Rezeptur für Ihre firmeneigene Feststoff-Nanopartikelformulierung. Die Ultraschallpräparation von Lipid-Nanopartikeln ist mit mehreren Lipidquellen und Emulgatoren kompatibel.
Die Beschallung führt zu einer sehr gleichmäßigen, engen Partikelgrößenverteilung und damit zu einer hohen Stabilität bei der Lagerung.

Die Ultraschallverkapselung wird zur Herstellung großer Mengen von Liposomen pharmazeutischer Qualität mit einer hohen Wirkstofflast verwendet.

UIP1000hdT mit Glasflussreaktor zur Herstellung von Festkörper-Lipid-Nanopartikeln

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Ultraschallverkapselung von pharmazeutischen Substanzen in feste Lipid-Nanopartikel (SLNs)

Ultraschall-Präparation von Fest-Lipid-Nanopartikeln
(Kumar et al. 2019)

Der Vorteil der Ultraschall-Lipid-Nanopartikel-Präparation

  • Hochleistungs-Emulgieren
  • Exakte Kontrolle über Größe und Belastung der Lipidpartikel
  • Hohe Wirkstoffbelastung
  • Exakte Kontrolle über Prozessparameter
  • Schneller Prozess
  • Nicht-thermische, präzise Temperaturregelung
  • die lineare Skalierbarkeit
  • Reproduzierbarkeit
  • Prozess-Standardisierung / GMP
  • Autoklavierbare Sonden und Reaktoren
  • CIP / SIP / SIP
Die Ultraschallpräparation von Fest-Lipid-Nanopartikeln erzeugt nanostrukturierte Wirkstoffträger mit hoher Bioverfügbarkeit, hoher Stabilität und geringer Zytotoxizität

Schritte der Ultraschall-Herstellung von Fest-Lipid-Nanopartikeln
(Kumar et al. 2019)

Was sind Fest-Lipid-Nanopartikel?

Feste Lipid-Nanopartikel (SLNs) sind eine gängige Form von nanostrukturierten Wirkstoffträgern, die bioaktive oder pharmazeutische Verbindungen einkapseln können. Sie können die Verabreichung von Medikamenten an die Lymphgefäße des Darms und die Penetration in das Gewebe verbessern, um eine hohe Verabreichungsrate der Therapeutika zu erreichen. SNLs können lipophile Medikamente in ihrem Lipidkern einschließen, während die Beschichtung mit Tensiden die Nanopartikel wasserlöslich macht und ihnen dadurch eine hohe Bioverfügbarkeit verleiht. SNLs haben eine kugelförmige Form und bestehen aus einem festen Lipidkern, der durch einen Emulgator (Tensid, Co-Tenside) stabilisiert wird.

Häufige Lipid- und Triglyceridquellen sind Tricaprin, Trilaurin, Trimyristin, Tripalmitin, Tristearin, Glycerylmonostearat, Glycerylbehenat, Glycerylpalmitostearat, Cetylpalmitat, Stearinsäure, Palmitinsäure, Decansäure, Behensäure, Glycolester, Acylglycerine, Wachse usw.

Als Tensid in festen Lipid-Nanopartikeln werden oft Lecithine (z.B. Sojalecithin, Sonnenblumenlecithin, Eierlecithin), Phospholipide, Phosphatidylcholin, Sphingomyeline, Gallensalze (Natriumtaurocholat), Sterine (Cholesterin), Poloxamer 188, 182 und 407, Poloxamin 908, Tyloxapol, Polysorbat 20, 60, und 80, Natriumcholat, Natriumglycocholat, Taurocholsäure-Natriumsalz, Taurodeoxycholsäure-Natriumsalz, Butanol, Buttersäure, Dioctylnatriumsulfosuccinat, Monooctylphosphorsäure-Natrium u.a. verwendet.

Da feste Lipid-Nanopartikel aus physiologisch ähnlichen Lipiden bestehen, die im menschlichen Körper vorkommen, gelten sie als gut verträglich. Sie können oral, intravenös und dermal verabreicht werden.

Hochleistungs-Ultraschallgeräte für feste Lipid-Nanopartikel

Präzise Steuerung der Ultraschall-Prozessparameter durch die intelligente Software von Hielscher UltrasonicsDie Systeme von Hielscher Ultrasonics werden in der Pharma- und Nahrungsergänzungsmittelherstellung zur Formulierung von hochwertigen festen Lipid-Nanopartikeln und Liposomen, die mit pharmazeutischen Substanzen, Vitaminen, Antioxidantien, Peptiden und anderen bioaktiven Verbindungen beladen sind, eingesetzt. Um den Anforderungen seiner Kunden gerecht zu werden, liefert Hielscher Ultraschallgeräte vom kompakten, aber leistungsstarken, handgeführten Laborhomogenisator und Tisch-Ultraschallgerät bis hin zu voll industriellen Ultraschallsystemen für die Herstellung von pharmazeutischen Formulierungen in großen Mengen. Eine breite Palette von Ultraschall-Sonotroden und -Reaktoren steht zur Verfügung, um eine optimale Einrichtung für Ihre Liposomenproduktion zu gewährleisten. Die Robustheit der Ultraschallgeräte von Hielscher ermöglicht einen 24/7-Betrieb bei hoher Beanspruchung und in anspruchsvollen Umgebungen.
Um unseren Kunden die Erfüllung der Good Manufacturing Practices (GMP) zu ermöglichen und standardisierte Prozesse zu etablieren, sind alle digitalen Ultraschallgeräte mit intelligenter Software zur präzisen Einstellung der Beschallungsparameter, kontinuierlicher Prozesskontrolle und automatischer Aufzeichnung aller wichtigen Prozessparameter auf einer eingebauten SD-Karte ausgestattet. Eine hohe Produktqualität hängt von der Prozesskontrolle und den kontinuierlich hohen Verarbeitungsstandards ab. Hielscher-Ultraschallgeräte helfen Ihnen, Ihren Prozess zu überwachen und zu standardisieren!
In der folgenden Tabelle finden Sie die ungefähre Verarbeitungskapazität unserer Ultraschallsysteme:

Batch-Volumen Durchfluss Empfohlenes Ultraschallgerät
1 bis 500ml 10 bis 200ml/min UP100H
10 bis 2000ml 20 bis 400ml/min UP200Ht, UP400St
0.1 bis 20l 0,2 bis 4l/min UIP2000hdT
10 bis 100l 2 bis 10l/min UIP4000hdT
n.a. 10 bis 100l/min UIP16000
n.a. größere Cluster aus UIP16000

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Hielscher Ultrasonics stellt leistungsstarke Ultraschall-Homogenisatoren für die Dispersion, Emulgierung und Zellenextraktion her.

Leistungsstarke Ultraschall-Homogenisatoren von Labor bis Pilot- und industrielle Maßstab.

Literatur



Wissenswertes

Feste Lipid-Nanopartikel als Medikamententräger

Solid lipid nanoparticles typically have a spherical shape with an average diameter between 10 and 1000 nanometers. Solid lipid nanoparticles possess a solid lipid core matrix in which lipophilic molecules can be solubilized. The lipid core can consist of different fat compounds, meaning that the term “lipid” is used in wider sense that includes triglycerides (e.g. tristearin), diglycerides (e.g. glycerol bahenate), monoglycerides (e.g. glycerol monostearate), fatty acids (e.g. stearic acid), steroids (e.g. cholesterol), and waxes (e.g. cetyl palmitate). The lipid core is stabilized by (mostly a combination of) emulsifying agents (surfactant) that are chosen depending on the way of administration.

RNA-Impfstoffe

RNA vaccines use synthetic messenger RNA (mRNA) strands that encode proteins from the virus surface Those mRNA strands are encapsulated in solid lipid nanoparticles in order to provoke a response of the human immune system to the virus.